【正文】 1 第四章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷與維修技術(shù) 數(shù)控系統(tǒng)是由硬件控制系統(tǒng)和軟件控制系統(tǒng)兩大部分組成 。 其中硬件控制系統(tǒng)是以微處理器為核心 ， 包括可編程控制器 、 伺服驅(qū)動單元 、 伺服電機(jī)等可見部件 。 軟件控制系統(tǒng)即數(shù)控軟件 ， 包括數(shù)據(jù)輸入輸出 、 插補(bǔ)控制 、 刀具補(bǔ)償控制 、 位置控制 、 伺服控制等控制軟件及各種機(jī)床參數(shù) 、 PLC參數(shù) 、 報(bào)警文本等組成 。 167。 數(shù)控系統(tǒng)維修的基礎(chǔ) 一、現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)維修的基本條件 1．維修人員應(yīng)具備的基本素質(zhì) (1) 要有高度的責(zé)任心和良好的職業(yè)道德； 2 (2) 具備計(jì)算機(jī)、模擬與數(shù)字技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測技術(shù)以及機(jī)械加工工藝、刀具等方面的知識。 (3) 進(jìn)行過良好的數(shù)控技術(shù)培訓(xùn)，已掌握有關(guān)數(shù)控、驅(qū)動及 PLC的工作原理，了解 CNC編程和編程語言； (4) 熟悉機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的動手操作能力。 (5) 掌握常用檢測儀器、儀表和各種維修工具的使用。 2．應(yīng)具備的維修手段 (1) 準(zhǔn)備好常用備件、配件 ； (2) 隨時可以得到微電子元器件的供應(yīng)； (3) 必要的維修工具 (儀器、儀表、接線等 )，最好有小型編程機(jī)或編程器等； 3 (4) 完整的技術(shù)資料、手冊、線路圖、維修說明書 (包括CNC操作說明書 )、接口、調(diào)整與診斷、驅(qū)動說明書、 PLC說明 (包括 PLC用戶程序單 )、元器件表格等。 二、現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)維修的階段劃分 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的維修一般劃分為三個階段：準(zhǔn)備階段、現(xiàn)場維修階段和維修后的處理階段。 （ 1）準(zhǔn)備階段 包括現(xiàn)場調(diào)研、故障信息的采集、工具與備件的準(zhǔn)備等。它是開展維修工作的基礎(chǔ)和前提，也是搞好維修工作的基本保障。 （ 2）現(xiàn)場維修階段 是維修的具體工作過程，它包括對故障的診斷、檢測、分析、故障定位、修復(fù)等。 （ 3）維修后的處理階段 是指在數(shù)控設(shè)備重新投入運(yùn)行后的技術(shù)維護(hù)及技術(shù)管理等項(xiàng)工作。 4 三、故障發(fā)生時的處理 當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)故障發(fā)生時，操作人員應(yīng)采取緊急措施，停止運(yùn)行，保護(hù)現(xiàn)場。如果操作人員不能及時排除故障，除應(yīng)及時通知維修人員之外，還應(yīng)對故障做如下的記錄： (1) 故障的種類 要了解機(jī)床在出現(xiàn)故障時，機(jī)床處于何種運(yùn)行方式，如手動數(shù)據(jù)輸入方式 (MDI)、存儲器方式、編輯，以及 NC系統(tǒng)的狀態(tài)顯示， CRT有無報(bào)警顯示，刀具軌跡、速度，定位誤差等。 (2) 故障的頻繁程度 故障發(fā)生的時間、發(fā)生的次數(shù)，發(fā)生故障時的外界情況 ， 出現(xiàn)故障的程序段等。 (3) 故障的重復(fù)性 將引起故障的程序段重復(fù)執(zhí)行幾次，觀察故障的重復(fù)性。 (4) 外界狀態(tài) 外界狀態(tài)包括環(huán)境溫度、是否有強(qiáng)烈振動 ?以及其他干擾源等。 5 (5) 操作狀況 切削液、冷卻油是否濺進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)，系統(tǒng)是否受水浸漬 ?數(shù)控系統(tǒng)是否有陽光直射 ?輸入電壓值是否穩(wěn)定 ? (6) 運(yùn)轉(zhuǎn)情況 機(jī)床在運(yùn)轉(zhuǎn)中是否改變過或調(diào)整過運(yùn)轉(zhuǎn)方式 ？ 機(jī)床是否處于報(bào)警狀態(tài) ？ 是否作好了運(yùn)轉(zhuǎn)準(zhǔn)備，保險(xiǎn)絲是否正常？機(jī)床是否處于鎖住狀態(tài) ？ (7) 機(jī)床情況 機(jī)床的調(diào)整狀況 ？ 機(jī)床在運(yùn)行過程中是否發(fā)生振動 ？ 刀尖正常嗎 ？ 等。 (8) 機(jī)床與數(shù)控系統(tǒng)之間的接線及接口情況 信號屏蔽線接地是否正確 ?電纜線是否正常、完整無損，特別是在拐彎處是否有破裂或損傷，信號線與電源線是否分開走線 ? (9) 數(shù)控裝置的外觀檢查及程序檢查 此外，有無其他偶然或突發(fā)因素，如突然停電，外線電壓波動較大、打雷、某部件進(jìn)水等。 6 167。 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的自診斷 一、自診斷技術(shù)概述 故障自診斷技術(shù)是當(dāng)今數(shù)控系統(tǒng)一項(xiàng)十分重要的技術(shù)，它的強(qiáng)弱是評價系統(tǒng)性能的一個重要指標(biāo)。 (1) 開機(jī)自檢 每當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)通電開始，系統(tǒng)內(nèi)部自診斷軟件對系統(tǒng)中最關(guān)鍵的硬件和控制軟件，如數(shù)控裝置中的 CPU、 RAM、ROM等芯片， MDI、 CRT、 I/O等模塊及監(jiān)控軟件、系統(tǒng)軟件等逐一進(jìn)行檢測，并將檢測結(jié)果在 CRT上顯示出來。 (2) 實(shí)時自診斷 數(shù)控系統(tǒng)在正常運(yùn)行時，自動對系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、外部的 I/O及數(shù)控裝置相連的其它外部裝置進(jìn)行自動測試、檢查，并顯示有關(guān)狀態(tài)信息和故障。 7 自診斷系統(tǒng)的思想是： 向被診斷的部件或裝置寫入一串成為測試碼的數(shù)據(jù)，然后觀察系統(tǒng)相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù) (稱為校驗(yàn)碼 )，根據(jù)事先已知的測試碼、校驗(yàn)碼與故障的對應(yīng)關(guān)系，通過對觀察結(jié)果的分析以確定故障。 二、西門子 810系統(tǒng)的自診斷功能及報(bào)警處理方法 810系統(tǒng)具有很強(qiáng)的自診斷功能，實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)各部分的工作，并能及時識別出 NC、 PLC和機(jī)床中的故障，從而避免工件、刀具或機(jī)床的事故。 CPU監(jiān)控 CPU模塊上的紅色發(fā)光二極管 (LED)指示控制系統(tǒng)的狀態(tài)。正常情況下，按下系統(tǒng)啟動按鈕的最初 6～ 7s內(nèi)，這個LED頻繁閃亮，然后熄滅，這時系統(tǒng)啟動完成。而如果這個 LED常亮，則系統(tǒng)不能被啟動， CRT也往往沒有顯示，這時可從以下幾方面著手查找故障原因： 8 (1) CPU模塊硬件故障； (2) 模塊中有跨接橋錯接； (3) EPROM存儲器故障； (4) 總線板損壞； (5) 機(jī)床數(shù)據(jù)錯誤； (6) 啟動芯片用錯或損壞。 EPROM存儲器的自診斷 基本系統(tǒng)軟件全部存儲于 EPROM存儲器中，它們的正確無誤是系統(tǒng)正常工作的基本前提。因此，每次啟動和CPU循環(huán)工作中，系統(tǒng)都會自動對這些存儲器的內(nèi)容進(jìn)行校驗(yàn)和檢查，一旦發(fā)現(xiàn)實(shí)際校驗(yàn)和與預(yù)定的校驗(yàn)和不符，立即顯示文字報(bào)警，并指出出錯的芯片的片號。 9 一些報(bào)警的處理方法 (1) 報(bào)警 1～ 15號指示系統(tǒng)自身的一些故障。 1號報(bào)警 ，反映工作存儲器的電池即將用完。替換這個電池必須在系統(tǒng)通電的情況下進(jìn)行，否則存儲內(nèi)容會丟失。 3號報(bào)警 ，表明 PLC處于停止?fàn)顟B(tài)。此時。由于接口已被封鎖，機(jī)床不能工作。遇到這種情況，一般應(yīng)用 PLC的編程儀讀出中斷堆棧，即可查明故障原因，對于偶然出現(xiàn)的這種故障，也可以采用初始化的方法重新啟動 PLC ，使機(jī)床恢復(fù)工作。 6號報(bào)警 ，指示的是數(shù)據(jù)存儲器子模塊電池用盡。替換時，必須在系統(tǒng)斷電的情況下拔出該子模塊，否則會引起系統(tǒng)故障。子模塊調(diào)換后，需重新加載其存儲器內(nèi)容。 10 (2) 16～ 48號為系統(tǒng)的 RS232C()接口的報(bào)警。 此類報(bào)警對數(shù)據(jù)傳輸過程進(jìn)行監(jiān)控，及時提示用戶處理接口故障，保證傳輸能夠順利進(jìn)行。 22號報(bào)警 “ 時間監(jiān)控生效 ” ，表示系統(tǒng)在 60s內(nèi)沒有輸出或收到傳輸字符，也就是說傳輸接口不通。這時應(yīng)檢查外部設(shè)備的狀態(tài)或設(shè)定是否正確，電纜是否用錯或接錯等。 28號報(bào)警 “ 環(huán)行存儲器溢出 ” ,表明系統(tǒng)不能及時處理傳輸時讀入的字符，即：傳輸速度太快。應(yīng)考慮降低系統(tǒng)與外設(shè)雙方的傳輸波特率。 (3) 進(jìn)給軸專用報(bào)警 100*～ 196*(其中 *代表軸號，為 3)，這類報(bào)警反映機(jī)床的位置控制閉環(huán)中各個環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的故障，是實(shí)際應(yīng)用中比較容易出現(xiàn)的一類報(bào)警。 11 104*—達(dá)到數(shù)模轉(zhuǎn)換極限。 表明：該軸此時要求處理的數(shù)字指令值高于機(jī)床數(shù)據(jù) 268*中規(guī)定的數(shù)／模轉(zhuǎn)換極限值，系統(tǒng)無法對這樣的數(shù)字指令值實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換。可采取的措施：降低速度運(yùn)行；檢查位置反饋傳感器是否出問題；MD268*設(shè)定是否正確；檢查相應(yīng)軸的伺服驅(qū)動單元是否出故障等。 116*—輪廓監(jiān)控。 表明：軸運(yùn)行速度高于機(jī)床數(shù)據(jù)MD336*規(guī)定的輪廓